(57)【要約】【課題】内側シリンダと少なくとも１つの外側層とで構成されているセラミック・グロー・プラグのグロー・ピンの製造方法であって、グロー・ピンを安価に製造することができるものを提供する。【解決手段】内側シリンダおよび少なくとも１つの外側層で構成されているセラミック・グロー・プラグのグロー・ピンの製造方法であって、前記少なくとも１つの外側層が溶射によって形成されることを特徴とする方法。前記少なくとも１つの外側層は、前記内側シリンダと同軸の層及び／又はベース層若しくは前面層であってもよい。【選択図】図１
2005147655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側シリンダおよび少なくとも１つの外側層で構成されているセラミック・グロー・プラグのグロー・ピンの製造方法であって、前記少なくとも１つの外側層が溶射によって形成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの外側層が、前記内側シリンダと同軸の外側層であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの外側層が、前記内側シリンダの前面を覆う層であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
内側シリンダの材料と各層の材料の熱膨張率が、これに対応する膨張率を持つ中間層上に溶射することによってお互いに適合するようにすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの外側層が溶射される表面を溶射の前に粗くすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの外側層が、吹き付け、溶射若しくはプレス成形または浸漬工程で形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
内側シリンダおよびそれと同軸の少なくとも１つの層で構成されるロッド上に溶射加工を行ない、前記同軸の層は電気絶縁性または電気伝導性であってよく、前記ロッドは共押出成形によって形成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
内側シリンダが予備焼結され、最終成形は、前記少なくとも１つの外側層の溶射の後にガス圧焼結法によって行なうことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
ロッドを成形焼結し、成形焼結されたロッド上に溶射を行った後、前記少なくとも１つの溶射された層の残留する多孔を取り除くために熱処理を行なうことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記グロー・ピンが主に珪素化合物、窒化物、炭化物またはホウ化物で形成されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内側シリンダと少なくとも１つの外側層とで構成されているセラミック・グロー・プラグのグロー・ピンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
グロー・ピンまたはこのようなグロー・ピンを備えたグロー・プラグは、例えば、米国特許第６３０９８５９Ｂ１号明細書または独国特許出願公開第１００５３３７２Ａ１号公報で知られている。
【０００３】
かかるグロー・ピンの製造にこれまで普通に行われてきた乾式プレス成形法、射出成形法およびスリップ・キャスティングのような成形法では、その機能性に必要な薄層を得るには多大な費用をかけるしかなかった。さらに、この成形工程には、別途、費用が多くかかる焼結工程を伴う。
【特許文献１】米国特許第６３０９８５９Ｂ１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１００５３３７２Ａ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の基本的な目的は、冒頭に記載したような製造方法であって、グロー・ピンを安価に製造することができるものを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、本発明によれば少なくとも１つの外側層を溶射によって形成することによって解決される。すなわち、本発明によれば、下記（１）の方法が提供される。
（１）内側シリンダおよび少なくとも１つの外側層で構成されているセラミック・グロー・プラグのグロー・ピンの製造方法であって、前記少なくとも１つの外側層が溶射によって形成されることを特徴とする方法。
【０００６】
この少なくとも１つの外側層は、内側シリンダと同軸の外側層および／または内側シリンダの前面を覆う層とすることができる。
【０００７】
本発明による方法の特に好ましい実施形態およびさらなる成果が請求項２から１０の主題である。すなわち、本発明によれば、更に下記（２）〜（１０）の方法が提供される。
（２）前記少なくとも１つの外側層が、前記内側シリンダと同軸の外側層であることを特徴とする上記（１）に記載の方法。
（３）前記少なくとも１つの外側層が、前記内側シリンダの前面を覆う層であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の方法。
（４）内側シリンダの材料と各層の材料の熱膨張率が、これに対応する膨張率を持つ中間層上に溶射することによってお互いに適合するようにすることを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の方法。
（５）少なくとも１つの外側層が溶射される表面を溶射の前に粗くすることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれか一項に記載の方法。
（６）前記少なくとも１つの外側層が、吹き付け、溶射若しくはプレス成形または浸漬工程で形成されることを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれか一項に記載の方法。
（７）内側シリンダおよびそれと同軸の少なくとも１つの層で構成されるロッド上に溶射加工を行ない、前記同軸の層は電気絶縁性または電気伝導性であってよく、前記ロッドは共押出成形によって形成することを特徴とする上記（１）に記載の方法。
（８）内側シリンダが予備焼結され、最終成形は、前記少なくとも１つの外側層の溶射の後にガス圧焼結法によって行なうことを特徴とする上記（１）乃至（７）のいずれか一項に記載の方法。
（９）ロッドを成形焼結し、成形焼結されたロッド上に溶射を行った後、前記少なくとも１つの溶射された層の残留する多孔を取り除くために熱処理を行なうことを特徴とする上記（７）に記載の方法。
（１０）前記グロー・ピンが主に珪素化合物、窒化物、炭化物またはホウ化物で形成されることを特徴とする上記（１）乃至（９）のいずれか一項に記載の方法。
【０００８】
少なくとも１つの外側層、特に、同軸の外側層および／または内側シリンダの前面を覆う層が溶射によって形成されている場合は、結果として簡単で安価な成形方法と統合方法が連結した製造方法になる。
【０００９】
本発明による方法の特に好ましい例示的実施形態について、以下に関連の図面を参照しながら詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、電導性の内側シリンダ１、内側シリンダ１の円筒形の外面において内側シリンダ１と同軸に設けられる絶縁層２、内側シリンダ１と同軸に設けられる伝導層３および加熱層４および５を有するセラミック・グロー・プラグのグロー・ピンを示す断面図であり、加熱層４および５は、同軸層４および、内側シリンダ１および層２、３からなる構造体の端部においてグロー・ピンの軸に対して垂直に伸びる層５としてそれぞれ構成されている。
【００１１】
内側シリンダ１は、たとえば、必要であれば冷間静水圧後締固め(cold-isostatic post-compaction)を伴った一軸乾式プレス成形(uniaxial dry pressing)によって、または押出成形によってまたは粉末射出成形によって形成される。その後、内側シリンダは、後続の操作に対して十分な強度を持たせるためにバインダ除去に付され、予備焼結または圧縮焼結(compactly sintered)される。
【００１２】
直径を測定(calibrating)し、内側シリンダを所定長さに切断した後、これを、機械切削加工またはウォーター・ジェットにより一端を先細りにし、他端に接点孔を設ける。これらの操作はバインダを除去しかつ予備焼結する前に実施することができ、またはダイアモンド工具を用いてホワイト加工することによりバインダを除去しかつ予備焼結した後に実施することができる。
【００１３】
その後、溶射によって内側シリンダ１上に外側層が施される。
【００１４】
別の例示的実施形態において、電導性内側シリンダ１および絶縁層２は、上記の成形法によって製造され、伝導層３、およびグロー・ピンの軸線に対して垂直に伸びる層５、並びに必要に応じ、伝導層３の上に構成される同軸の層４は、溶射される。
【００１５】
さらに、伝導性の内側シリンダ１、絶縁層２および伝導層３を上記の成形法によって製造し、グロー・ピンの軸線に対して垂直に伸びる層５、および必要に応じ、同軸の層４のみを溶射によって形成することも可能である。
【００１６】
溶射は、各成分の予備焼結または焼結の後に行われることが好ましい。溶射方法として特に好ましいのは、常圧プラズマ溶射（ＡＰＳ）、真空プラズマ溶射（ＶＰＳ）および高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ）である。
【００１７】
各層を施しているときの熱応力を避けるために、半完成品を溶射時にこの目的で加熱する。半完成品の表面粗さが十分ではなく、上に溶射される層の十分な密着が得られない場合は、被覆する前にその表面を機械的または別の方法によって粗くする。密着促進剤を溶射してもよく、これは、内側シリンダ１および各層２、３、４、５の相互間の材料の熱膨張率を適合させるために用いることもできる。
【００１８】
さらに、硬化処理、たとえば、ピンの形に成形した半完成品の面取り加工(bevelling)を溶射の前に行うことができる。それに加えて、硬化処理の結果として、個々の層の機能をより優れた等級のものとすることができ、ホット・スポット(hot spots)を避けることができる。
【００１９】
また、絶縁層を外側層３上に溶射してもよく、この場合、この構造によって本セラミック・グロー・ピンを備えたグロー・プラグをイオン電流測定プラグとして使用することが可能になる。
【００２０】
予備焼結されたベースのシリンダ上に電気的機能を備えた層を溶射することができ、この場合、最終成形は次のガス圧焼結工程中でのみ行われる。
【００２１】
かくして、図２に示すように、焼結された原シリンダに溶射法によってセラミック機能層が施される。この状況では、この層構造体は回転対称であり、外方電極と内方電極によって接触状態になる。
【００２２】
そして、予備焼結もしくは焼結の後かまたは溶射の後に、たとえば、図３に示すように、簡単で安価なプッシュスルー型研磨法によってグロー・ピンの硬化処理を行うことができる。この場合、グロー・ピンは最終形状に研磨される。この最終形状は、加圧ローラ１５および砥石車１６によって達成される。工具および加工されるグロー・ピンの移動および回転方向が図３の矢印で示されている。
【００２３】
内側シリンダ１および層２乃至５の材料として特に好ましいのは、珪素化合物(silicide)、炭化物、窒化物またはホウ化物の各材料である。Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３等の酸化物、および一般に希土類金属酸化物が焼結添加物として使用できる。
【００２４】
溶射を行っている間、加熱粉末は純粉末混合物およびすでに焼結した粒子の両方の状態で存在する可能性がある。溶射を行うのに必要な溶融相は、シリコンなどの可融性の半導体成分または金属成分を添加することによって作ることができる。別の例示的実施形態では、可融性の相(fusible phase)でコーティングした粉末を溶射に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】セラミック・グロー・プラグのグロー・ピンの概略断面図である。
【図２】外側層の溶射の工程を示す概略断面図である。
【図３】グロー・ピンの最終処理の工程を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  内側シリンダ
２  絶縁層
３  伝導層
４  同軸層
５  垂直に伸びる層
【図１】
2005147655.tif 000003
【図２】
2005147655.tif 000004
【図３】
2005147655.tif 000005